해상풍력, 녹색기술 수출 이끈다
해상풍력, 녹색기술 수출 이끈다
  • 송명규 기자
  • 승인 2011.05.11 14:46
  • 댓글 0
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전세계 해상풍력시장 선점 위한 전략 계속

[투데이에너지 송명규 기자] 해상풍력은 국토 면적과 풍황 등에서 불리해 내수시장 형성이 어려운 국내 풍력의 활성화와 그린에너지사업의 성장을 위한 대안으로 떠오르고 있다. 이에 정부는 해상풍력발전을 통한 국내 산업성장 및 녹색에너지 시장 주도권 확보를 위한 정책 수립에 열을 올리고 있다. 

2013년부터 전남 부안·영광지역 해상에 100MW(5MW급 20기) 국산해상풍력발전기 실증단지를 조성하기 위해 정부는 ‘해상풍력실무추진단’을 구성하고 △풍력단지 기본설계 △기기요건, 인허가 등 해상풍력 추진 실무 총괄 △해상풍력 R&D 과제 도출 및 집행 △환경영향평가 수행 등을 위한 세부추진 계획을 올해초 완성했다.
 
정부는 최근 ‘2차 그린에너지 로드맵’을 통해 해상풍력 관련기술의 국산화를 위한 정책을 수립할 계획이라고 밝혔다. 특히 국내 기업들의 풍력관련 모든 제품을 오랜 시간 가동할 수 있는 테스트베드를 구축해 인증실적을 확보하고 기술 개발을 활성화한다는 방침이다.
 
정부는 해상풍력단지를 통해 국내 발전시스템의 트랙레코드 확보와 국내 기업들의 산업활성화 및 해외수출사업 탄력을 기대하고 있다. 특히 확산단계에서 상업운용을 마친 이후 수출 100억달러 달성이 가능할 것으로 전망하고 있다. 
 
이에 본지는 해상풍력이 대세로 거론되는 세계 풍력시장의 동향을 살펴보고 정부가 추진하고 있는 해상풍력 관련 세부 추진계획들을 통해 국내 풍력산업의 성장을 전망해보고자 한다.
 
/편집자 주
 
 

 해상풍력 수출 ‘대형화·국산화’ 관건

  

■ 세계 풍력시장을 지배한 해상풍력
 
독일, 덴마크 등 풍력 선진국을 비롯한 유럽, 아시아국가들은 자국의 녹색성장을 이룰 수 있는 확실한 대안으로 해상풍력을 손꼽고 시장을 선점하기 위한 전략을 펼치고 있다.
 
미국과 중국의 경우 현재까지 규모면에서는 유럽에 밀리지만 성장세는 유럽을 능가할 것으로 예측되고 있다. 
 
세계적으로 해상풍력 시장확대를 위해선 높은 투자비용 문제를 해결해야 한다는 정책과제가 부여됐다.
 
해상풍력의 높은 설치비용은 해상풍력용 서플라이체인 구축 및 기술개발을 통한 원가절감으로 해결이 가능할 것으로 전망되고 있다.
 
현재 2010년을 기준으로 해상풍력 시장의 70%를 Siemens와 Vestas가 과점하고 있는 상황이며 높은 진입장벽으로 인해 현재의 과점현상은 2015년까지 지속될 것으로 전망되고 있다.
 
세계 메이저 업체의 공급능력은 현재 시장의 수요를 초과하고 있으나 2013년 이후 해상풍력 수요증가로 공급과잉 상태는 상당부분 해소될 것으로 보인다.
 
현재 Gamesa, Goldwind, Suzlon 등 메이저급 풍력터빈 기업들은 성장 전략으로 풍력발전 사업개발부터 발전소 유지·보수까지 수직적 통합을 이루고 해상풍력터빈 개발 및 해외시장 진출을 확대하고 있다. 
 
또한 대형 터빈 개발 및 선제적 시장 진입 전략을 통해 해상풍력 시장을 선점하기 위한 추진을 진행하고 있다.
 
이들 기업들은 해외시장 점유율 확대를 위해 풍력단지 개발부터 금융주선에 이르는 토탈 솔루션 제공을 통한 신규 수요 창출, 국가의 정책적인 지원 등을 계속 이어가고 있다.
 
 
■ 국내 풍력산업 현황
 
▲ YAM System 단면도
현재 국내 해상풍력산업 발전을 촉진시키기 위해서는 풍력산업 인프라 및 환경 조성을 위한 기본적인 지원책이 시급하다. 2009년 풍력산업 수출액은 4억7,000만달러를 기록했지만 핵심 기기인 터빈 수출은 3,400만달러에 불과한 실정이다.
 
국내 풍력산업은 자체 기술 개발 및 M&A를 통한 기술 인수를 통해 터빈생산을 생산하기 시작한 초기 단계라고 볼 수 있다. 정부와 업체 모두 해외시장 개척의 시급함을 인지하고 있지만 해외사업 개발 경험 부재, 금융조달의 어려움을 겪고 있는 실정이다. 
 
또한 국내 독자적인 기술력 개발의 필요성을 느끼고 있지만 Yaw System 등 발전기 핵심부품 기술은 해외 업체들이 독점을 위해 교류를 차단하고 있기 때문에 해외 기업과의 기술교류를 통한 기술력 확보도 어려운 상황이다. 
 
해외시장 개척을 위한 정부, 금융기관, 기업간 협력모델 구축도 적극적인 조율을 통한 인프라 구축이 이뤄지지 않고 있다. 또한 국내에서 풍력발전기가 활성화될 수 있는 여건이 조성되지 않아 국내 내수시장 형성도 자리잡지 못했다. 해외진출이 수월한 기업을 제외하고는 국내에서 풍력사업을 시작하는 것도 위험한 실정이다. 
 
특히 대기업에 비해 자본금과 경험, 인력확보에서 밀리는 중소기업들은 정부의 적극적인 금융정책 체계가 구축되지 않으면 살아남기 어려운 실정이다.
 
국내기업들이 생산한 발전기, 블레이드 등의 실적 확보와 기술개발을 위한 테스트베드가 부족한 것도 문제점으로 작용하고 있다. 
 
풍황 확보가 유리한 제주, 강원도 등에 개발된 실증단지는 이미 포화상태에 놓여있다. 국내 풍력발전 단지 사업은 아직 초기 시장 진입 단계며 2002년 이후 개발된 단지가 대부분이다. 이에 정부와 지자체들이 앞다퉈 풍력 실증단지 조성사업을 계획하고 있지만 주민 민원에 따른 인·허가 지연문제가 관권이다. 보급현황을 살펴보면 대부분의 운전 중인 풍력 설비는 Vestas와 같은 해외업체로부터 수입한 제품이 대부분인 현실이다.
 
이에 국내 풍력산업의 성장을 위해서는 해상풍력발전에 눈길을 돌려야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 
 
해상풍력은 지역민원과 인·허가 문제로부터 육상풍력에 비해 자유롭고 발전기의 대용량화를 불러오기 때문에 관련업체들의 기술력 향상과 국산화에 도움이 될 것으로 전망되고 있다. 또한 해상풍력발전 조성단지에서 블레이드, 베어링 등 관련부품 실증을 진행해 국내 기업들의 기술력을 높이고 해상풍력발전에 비전을 맞춘 신기술 개발 및 국산화도 가능할 것으로 보고 있다. 
 
실증단계에서 국내기업이 최대한 많은 기술력을 확보해 국내 내수시장 형성과 세계 풍력시장에서 해외 메이저 업체들과의 경쟁력을 키우기 위한 노력이 절실히 요구되는 상황이다.    
 
 
■ 해상풍력 기술력 확보 전략
 
정부는 서남해안의 2.5GW 대규모 해상풍력단지를 해상풍력로드맵을 비롯한 실증단지 사업 및 풍력허브구축 등 해상풍력을 통한 풍력산업 성장을 기대하고 있다.
 
전남 영광 외에도 현재 부산, 전북 등 지자체와 발전사, 조선·중공업사를 중심으로 해상풍력단지 개발을 위한 검토 단계에 착수한 상황이다. 
 
2019년까지 추가 건설될 1.5GW급 발전단지를 합치면 세계 3대 해상풍력강국으로 도약하기 위해 민관합동으로 투자되는 총 금액은 9조2,000억원에 달한다.
 
정부는 ‘제2차 그린에너지 로드맵’ 등 국내 기업 지원 정책을 통해 국내 기업들이 최고의 기술력을 확보하도록 지원할 계획이다. 국내 기업들의 실증단계 참여를 통해 기술 개발을 활성화하고 국산화 제품 확보를 넘어 해외 해상풍력단지 사업에 참여할 수 있도록 기술력을 성장시킨다는 방침을 세웠다. 
 
우선 기반 연구를 통해 5MW급 해상풍력 발전시스템을 개발하고 해상풍력실증단지를 건설해 육·해상실증을 시작할 방침이다. 이를 바탕으로 10MW급 시스템을 개발할 수 있는 기술력을 확보해 대형화 추세인 해외시장 진출에 유리한 입지를 구축하겠다는 전략이다. 
 
특히 해외 수출과 더불어 국내 보급 확대를 위해 단지개발 및 해저케이블 유지관리, 전력망 설계 및 설치기술 개발을 통해 해상풍력단지 엔지니어링 기술 고도화에 주력할 방침이다.
 
실제 풍력발전은 표준화가 미흡해 기존 관련분야 기술력을 보유하고 있어도 적용하기 힘든 경우가 많았다. 정부는 향후 조성될 실증단지에서 관련된 모든 분야 기술을 테스트해 풍력에 맞는 트랙레코드 확보에 집중할 방침이다. 
 
또한 해상풍력은 효율성을 위해서 대형화가 유리하기 때문에 10MW급 풍력시스템 개발이 현실화될 경우 우리나라가 세계 풍력시장에서 주도권을 잡을 수 있는 기회가 될 것으로 전망되고 있다.
 
우리나라의 경우 조선분야를 통해 대형화를 위한 부품기술개발 경험이 많기 때문에 발전기 대형화 기술확보에 큰 어려움이 없을 것으로 보인다.
 
국내기업의 향후 수출시장 석권을 위한 국내 풍력핵심부품 기술 확보 방안도 추진된다. 
 
우선 △블레이드 △초전도 발전기 △증속기 △피치제어 시스템 등 주요 핵심 부품의 독자기술력과 설계능력을 확보해나갈 방침이다. 해외 수입에 의존하는 부분이 많은 핵심부품분야의 국산화 및 기술 확보를 통해 서플라이체인도 강화될 전망이다. 
 
정부는 장기적인 해상풍력 해외수출시장 확보 방안으로 부유식 풍력발전 기초기술과 발전시스템, 응용기술을 개발하고 부유식 시범단지를 건설할 예정이다. 특히 부유식 풍력발전기술을 선점해 국내 제품의 신뢰성 및 가격, 기술경쟁력을 강화하고 차세대 풍력시장을 공략한다는 방침이다. 
 
실제 고정식 해상풍력발전기가 설치될 수심이 얕은 지역은 수용량에 한계가 올 수 있기 때문에 40m 이내 깊이까지 진출할 수 있는 부유식 기술력 확보는 해상풍력 조성단지 확대 방안에도 유리할 전망이다.
 
특히 우리나라가 태풍의 영향권에 있는 점도 이에 대비한 부유식 기술개발의 필요성을 느끼게 해준다. 실제 해외 해상풍력 전문가들도 충돌사고, 지진 등 여러 하부요인에 대비한 내진설계 등 안전성 확보를 위한 기술개발을 강조한 바 있다.
 
우리나라도 에너지안보 증가 및 세계 기후변화정책에 동참하고 미래의 국가성장을 불러올 해상 풍력발전기 핵심기술 개발에 정부정책의 지속적인 지원과 투자가 필요한 상황이다.
 
▲ 캐나다 해상풍력 발전기와 작업선박
▲ 독일 해상풍력단지와 고정형 작업설비
▲ 덴마크 해상풍력 단지 전경
 
 
 
 
 
 
 
 
 
■ 올해 중점 해상풍력 사업
 
정부는 올해 ‘2011년 에너지기술개발사업’을 통해 △대용량 해상 풍력발전기용 Yaw System △해상풍력단지 발굴 △그리드적응형 해상풍력발전단지 전력시스템 설계 및 제어 △천해용 해상풍력 하부구조시스템 등 4개의 기술 개발에 주력할 방침이다. 
 
이를 통해 국내 풍력시스템 서플라이체인을 구축하고 국산 풍력발전기의 해외시장 경쟁력을 높일 것으로 전망하고 있다.
 
특히 전량 수입에 의존하고 유지 보수 체계가 취약한 Yaw System 국산화 기술력 확보에 주력할 계획이다. 특히 해상풍력에 대비해 5MW급 대용량 풍력발전기용 Yaw System 및 설계수명 20년 이상의 신뢰성을 가진 제품을 개발하고 원천 및 응용기술 특허 확보가 목표다.
 
Yaw System은 단일 품목 중 2020년 약 3조원의 세계 시장규모가 예상되는 수출 유망 산업으로 소재산업, 기자재 산업 등 연관 산업 파급효과가 매우 커 Yaw System의 국산화 시 서플라이체인 구축 및 고부가가치 산업의 창출이 가능할 것으로 보인다. Yaw System의 국내 독자기술 개발은 국내의 중소기업 육성과 기업들의 상생유도 정책을 펼치고 있는 정부의 시책에 매우 적합한 산업으로 평가되고 있다.
 
해상풍력의 확대보급을 위한 단지발굴 기술개발도 진행될 예정이다. 이를 위해 △부지 선정 및 기상탑 설치 △전 해역 풍황·입지여건 분석 및 평가 △해상풍력발전 유망부지 선정 △기상탑 설치 위치 결정 △계측설비 설계 및 설치 △계측시스템 운영 및 자료획득 및 분석 등 세부계획이 진행될 예정이다. 특히 기존의 해상풍력 사업 추진시 활용하고 있는 원격관측 자료 및 수치모의에 의한 불확실한 추정 자료와는 차별화된 사업에 직접 활용 가능한 수준의 정밀한 데이터를 제공한다는 방침이다.
 
이를 통해 풍황·해황 계측시스템을 종합적으로 운영하고 풍력자원 특성 분석 및 평가가 가능해져 향후 해상풍력 추가부지 선정에 유리할 것으로 전망하고 있다. 
 
해상풍력발전 전력부문은 고도의 기술력을 필요로 하기 때문에 시행착오를 줄이고 전력시스템의 경제성을 확보하기 위한 ‘그리드형 해상풍력발전단지 전력시스템 설계 및 제어’ 기술개발이 진행될 예정이다. 이를 통해 해외에서 마련하고 있는 풍력발전 계통연계에 그리드코드에 대응할 방침이다. 
 
우리나라는 오랫동안 선진국 수준의 전력계통을 구축해 왔고 특히 계통설계, 운영 관련기술은 국제적 리더로서의 경험을 다수 보유하고 있기 때문에 기업, 대학, 연구소간의 기술 협력 및 과제 성공을 통해 세계 풍력시장에서 그 인지도를 높일 수 있을 것으로 전망된다.
 
또한 대규모 해상풍력발전단지의 전력기반기술로서 국내 풍력업체에게 계통연계 관련기술을 제공할 수 있는 공통 핵심 기반기술로 활용될 것으로 보인다.
 
정부는 해상풍력 조성을 위한 천해용 하부구조 개발을 통해 안전성 향상 및 O&M 비용절감 노하우 확보를 기대하고 있다. 
 
해양구조용 소재 적용 내구성 향상 기술도 성장시킬 계획이다. 특히 신개념 하부구조시스템 핵심기술을 선점해 해저지반 지지력 기술을 확보함으로써 하부구조 설치 시 발생 가능한 해양생태계·인명 피해 등을 예방할 수 있는 시스템 구축이 목적이다. 
 
이와 함께 저소음·저진동 급속설치기술 개발을 선점해 고정식 하부구조시스템의 세계시장 진출기반을 구축할 방침이다.
 
현재 전남·전북 등 해상풍력단지에 근접한 지자체에서는 해상풍력 관련제품들을 육상에서 시험해볼 수 있는 성능평가단지 구축을 검토하는 등 국내 기업들의 해상풍력 기술력 향상을 위한 세계 풍력시장 선진기술 선점 프로젝트는 이미 진행 중이다. 
 
 
- 수출 강국이 되기 위한 조건

해외수출 100억달러 달성을 위해 가장 필요한 것은 해외업체들과의 경쟁에서 살아남을 수 있는 신뢰성이 확보된 기술 보유다. 정부 역시 가격경쟁력과 함께 국산 제품의 신뢰성 확보 없이 해외에 진출하는 것은 사실상 불가능할 것으로 보고 세부 추진 계획을 준비하고 있다.

해상풍력발전시스템 단지조성에 그치지 않고 세계 풍력시장을 주도해 나가기 위해 미래시장에 대응할 해상풍력단지개발 종합기술 확보로 인프라를 구축할 필요가 있다. 또한 국내시장을 통해 제조사의 트랙레코드를 확보하고 단지개발과 관련된 종합 기술 개발에 주력해야 세계시장 진출의 교두보를 마련할 수 있다.

국내기업의 기술력과 경쟁력 확보를 위한 국제 인증시스템 구축도 소홀히 해서는 안된다. 우선 국제경쟁력을 보유한 인증기관 육성을 위해 중요부품 성능 신뢰성 평가시스템, 육·해상 테스트사이트 확대를 통해 국제인증 성능평가 시스템을 구축해야 한다. 인증기관과 제조사간 상호인증체계 기반을 우선 확보해 해외시장에서 인정받는 시스템 구축이 필요하다.

특히 국내 부품기술 개발을 위해서라도 테스트사이트 확대는 필수적이다. 정부는 실증단지 조성을 통해 국내기업들의 기술개발과 경쟁력 확보를 위한 실증 및 테스트를 본격적으로 진행해야 한다.

해상풍력로드맵 실증단계가 지나면 국내기업만 참여할 수 있는 정책적 지원은 기대할 수 없다. 자국 풍력산업 점유율을 높이기 위해 해외업체를 견제하는 외국 풍력기업과 경쟁구도 형성은 피할 수 없는 현실이다. 세계 풍력시장에서 살아남기 위한 기틀을 마련할 수 있는 시간이 그다지 많지 않은 상황이다.

해상풍력은 해외 풍력선진국에서도 완벽한 기틀을 잡지 못한 지금이 기술력을 선점해 해상풍력 강국으로 성장할 수 있는 기회라고 볼 수 있다. 

국내 풍력산업의 경제적 성장을 불러올 수 있는 정부·기업·학계의 노력이 필요한 시점이다. 기술력 확보를 통한 국산화와 신뢰성 확보를 통해 국내 풍력산업 내수시장 형성 및 활성화를 불러온다면 녹색에너지, 풍력을 통한 해외 수출 100억달러 달성도 현실이 될 수 있다. 
 

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